关于I/O可以先参考这些文章，但是这里可能还是有所不同。分析系统级别的I/O有什么不一样的地方。
开篇介绍了三个级别的I/O的区别之处。所有语言的运行时系统都提供执行I/O的较高级别的工具。例如，标准I/O库；在UNIX系统中，是通过使用由内核提供的系统级I/O函数来实现这些较高级别的I/O函数的。介绍UNIX I/O和标准I/O的一般概念，展示在C程序中如何可靠地使用它们。
一、UNIX I/O
在UNIX系统中有一个说法，一切皆文件。所有的I/O设备，如网络、磁盘都被模型化为文件，而所有的输入和输出都被当做对相应文件的读和写来执行。这种将设备映射为文件的方式，允许UNIX内核引出一个简单、低级的应用接口，称为UNIX I/O，这使得所有的输入和输出都能以一种统一且一致的方式来执行。
- 打开文件 打开文件操作完成以后才能对文件进行一些列的操作，打开完成过以后会返回一个文件描述符，它在后续对此文件的所有操作中标识这个文件，内核记录有关这个打开文件的所有信息。
- 改变当前的文件位置。
- 读写文件
- 关闭文件 应用完成了对文件的访问之后，就通知内核关闭这个文件，内核释放文件打开时创建的数据结构，并将这个描述符恢复到可用的描述符池中。进程终止，内核也会关闭所有打开的文件并释放他们的存储器资源。
二、打开和关闭文件
关于打开文件的基本操作，这里就不再累述，就是关于几个函数的解释，在上面的三篇文章中有解释。
int open(char *filename,int flags,mode_t mode);
其中打开标志flags有三种基本标志：O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR。也可以和其他三种（O_CREAT、O_TRUNC、O_APPEND）组合使用。mode参数指定了新文件的访问权限位。（这次终于看到完全的mode参数的使用方法了）
三、读和写文件
在系统I/O中读写文件用的系统函数为read()和write()函数来执行。
- #include <unistd.h>
- ssize_t read(int fd,void * buf,size_t n);
- ssize_t write(int fd,void *buf,size_t n);
read函数从描述符为fd的当前文件位置拷贝最多n个字节到存储器位置buf。返回值-1表示一个错误，而返回值0表示EOF。否则，返回值表示的是实际传送的字节数量。而write函数从存储器位置buf拷贝至多n个字节到描述符fd的当前文件位置。返回值要么为-1要么为写入的字节数目。
- /* $begin cpstdin */
- #include "csapp.h"
- int main(void)
- {
- char c;
- while(Read(STDIN_FILENO, &c, 1) != 0)
- Write(STDOUT_FILENO, &c, 1);
- exit(0);
- }
- /* $end cpstdin */
(ps：size_t和ssize_t的区别，前者是unsigned int，而后者是int)
有些情况下，read和write传送的字节比应用程序要求的要少，出现这种情况的原因如下：
- 读时遇到EOF。此时read返回0来发出EOF信号。
- 从终端读文本行。如果打开文件是与终端相关联，那么每个read函数将以此传送一个文本行，返回的不足值等于文本行的大小。
- 读和写网络套接字。可能会出现阻塞现象。（我一定会在进程间通信的时候弄清楚这个事情的前前后后，后后前前！！！）
四、用RIO包健壮地读写
这个包会处理上面的不足，RIO提供了方便、健壮和高效的I/O。提供了两类不同的函数：
- 无缓冲的输入输出函数 直接在存储器和文件之间传送数据，没有应用级缓冲，它们对将二进制数据读写到网络和从网络读写二进制数据尤其有用。
- 带缓冲的输入函数
- ssize_t rio_readn(int fd,void *usrbuf,size_t n);
- ssize_t rio_writen(int fd,void *usrbuf,size_t n);
对同一个描述符，可以任意交错地调用rio_readn和rio_writen。
一个文本行就是一个由 换行符 结尾的ASCII码字符序列。在Unix系统中，换行符是‘\n’，与ASCII码换行符LF相同，数值为0x0a。假设我们要编写一个程序来计算文本文件中文本行的数量应该如何来实现呢？？
一种方法是用read函数来一次一个字节地从文件传送到用户存储器，检查每个字节来查找换行符。这种方法的问题就是效率不高，每次取文件中的一个字节都要求陷入内核。
一种更好的方法是调用一个包装函数（rio_readlineb），它从一个内部缓冲区拷贝一个文本行，当缓冲区变空时，会自动的调用read系统调用来重新填满缓冲区。
在带缓冲区的版本中，每打开一个描述符都会调用一次rio_readinitb函数，它将描述符fd和地址rp处的一个类型为rio_t的读缓冲区联系起来。
rio_readlineb函数从文件rp读取一个文本行（包括结尾的换行符），将它拷贝到存储器位置usrbuf，并且用空字符来结束这个文本行。
五、读取文件元数据
应用程序能够通过调用stat和fstat函数检索到关于文件的信息（有时也称为文件的元数据）
- <span style="font-family:'KaiTi_GB2312';font-size:18px;"><strong>#include <sys/stat.h>
- #include <unistd.h>
- int stat(const char *filename,struct stat *buf);
- int fstat(int fd,struct stat *buf);</strong></span>
若成功，返回0，若出错则为-1.stat以一个文件名为输入，并且填充buf结构体。fstat函数只不过是以文件描述符而不是文件名作为输入。
- struct stat {
- #if defined(__ARMEB__)
- unsigned short st_dev;
- unsigned short __pad1;
- #else
- unsigned long st_dev;
- #endif
- unsigned long st_ino;
- unsigned short st_mode;
- unsigned short st_nlink;
- unsigned short st_uid;
- unsigned short st_gid;
- #if defined(__ARMEB__)
- unsigned short st_rdev;
- unsigned short __pad2;
- #else
- unsigned long st_rdev;
- #endif
- unsigned long st_size;
- unsigned long st_blksize;
- unsigned long st_blocks;
- unsigned long st_atime;
- unsigned long st_atime_nsec;
- unsigned long st_mtime;
- unsigned long st_mtime_nsec;
- unsigned long st_ctime;
- unsigned long st_ctime_nsec;
- unsigned long __unused4;
- unsigned long __unused5;
- };
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <string.h>
- #include <sys/stat.h>
- #include <sys/types.h>
- #include <unistd.h>
- int main()
- {
- int fd,size;
- struct stat buf_stat;
- memset(&buf_stat,0x00,sizeof(buf_stat));
- fd=stat("stat.c",&buf_stat);
- printf("%d\n",(int)buf_stat.st_size);
- return 0;
- }
六、共享问价
内核用三个相关的数据结构来表示打开的文件：
- 描述符表（descriptor table）每个进程都有它独立的描述符表，它的表项是由进程打开的文件描述符来索引的。每个打开的描述符表项指向文件表中的一个表项。
- 文件表(file table) 打开文件的描述符表项指向问价表中的一个表项。所有的进程共享这张表。每个文件表的表项组成包括由当前的文件位置、引用计数（既当前指向该表项的描述符表项数），以及一个指向v-node表中对应表项的指针。关闭一个描述符会减少相应的文件表表项中的应用计数。内核不会删除这个文件表表项，直到它的引用计数为零。
- v-node表（v-node table）同文件表一样，所有的进程共享这张v-node表，每个表项包含stat结构中的大多数信息，包括st_mode和st_size成员。
下面看几张图。
描述符1和4通过不同的打开文件表表项来引用两个不同的文件。这是典型的情况，没有共享文件，并且每个描述符对应一个不同的文件。
多个描述符也可以通过不同的文件表表项来应用同一个文件。如果同一个文件被open两次，就会发生上面的情况。关键思想是每个描述符都有它自己的文件位置，所以对不同描述符的读操作可以从文件的不同位置获取数据。
父子进程也是可以共享文件的，在调用fork()之前，父进程如第一张图，然后调用fork()之后，子进程有一个父进程描述符表的副本。父子进程共享相同的打开文件表集合，因此共享相同的文件位置。一个很重要的结果就是，在内核删除相应文件表表项之前，父子进程必须都关闭了他们的描述符。
七、标准I/O
标准I/O库将一个打开的文件模型化为一个流。对于一个程序而言，一个流就是一个指向FILE类型的结构的指针。类型为FILE的流是对文件描述符和流缓冲区的抽象。流缓冲区的目的和RIO读缓冲区的一样：就是使开销较高的UNIX I/O系统调用的数量尽可能的小。例如，当第一次调用getc时，库通过调用一次read函数来填充流缓冲区，然后将缓冲区总的第一个字节返回给应用程序。只要缓冲区还有未读的字节，接下来对getc的调用就能直接从流缓冲区得到服务。
八、I/O使用的抉择方法
上图中展现了几种I/O的关系模式，在应用程序中应该使用哪些函数呢？标准I/O函数是磁盘和终端设备I/O的首选。但是对网络套接字上尽量使用健壮的RIO或者系统I/O